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淺談智能充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊次數(shù):398 更新時(shí)間:2023-11-28

韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要:文章設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)車智能充電系統(tǒng),以智能充電樁為數(shù)據(jù)采集終端,將采集到的電壓電流等信息上傳給服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫接受到信息后進(jìn)行分析并同時(shí)傳輸?shù)娇头?。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了安全高效充電、數(shù)據(jù)分析、公平計(jì)費(fèi)、節(jié)能環(huán)保等功能,很大地提高了用戶體驗(yàn),能夠有效管理和控制電動(dòng)車的充電,對(duì)提升社會(huì)穩(wěn)定、構(gòu)建和諧社會(huì)具有重要意義。

關(guān)鍵詞:智能充電樁;系統(tǒng)設(shè)計(jì);高效充電;

0引言

本系統(tǒng)以傳感器作為數(shù)據(jù)采集終端,通過電流電壓、溫度、氣體、RFID射頻識(shí)別等傳感器將信息匯總至主控MCU,并通過WIFI上傳至服務(wù)器,服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析,實(shí)現(xiàn)手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)查看。本系統(tǒng)不僅可以安全充電,還具備網(wǎng)絡(luò)支付、數(shù)據(jù)分析等功能,為政府監(jiān)管部門、從業(yè)人員、產(chǎn)品用戶提供可靠的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)信息共享。服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫主要為硬件、APP以及大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,將各部分鏈接為一個(gè)整體,并將各部分的反饋情況傳輸給需要的模塊,實(shí)現(xiàn)信息共享,并添加太陽能板,從而打造出一個(gè)整體化、系統(tǒng)化、高效

化、節(jié)能化的智能充電系統(tǒng)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及關(guān)鍵技術(shù)

1.1智能充電樁模塊

充電樁使用在平常生活中隨處可見,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,充電樁向小型化、模塊化、集成化、智能化、高效化方向發(fā)展。尤其是近幾年以來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起,為智能化充電樁提供了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和技術(shù)手段。本文介紹的智能充電樁的具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所

示,主要包括高性能微處理器、液晶顯示模塊(顯示二維碼充電信息等)、矩陣鍵盤(交互接口)、傳感器模塊以及無線通信模塊。

image.png

圖1智能充電樁功能框圖

電流電壓模塊作為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端,是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。電流電壓信息采集模塊簡介如下:

(1)使用開關(guān)電源供電方案,在85VAD~260VAC電壓范圍內(nèi)均可以正常工作,并且可以同時(shí)

為其他模塊進(jìn)行相應(yīng)供電。

(2)使用智能電氣參數(shù)測試算法,準(zhǔn)確度可達(dá)到國家0.5s級(jí)標(biāo)準(zhǔn),具有很高的準(zhǔn)確度。

(3)本產(chǎn)品具有TTL和RS485電平接口,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該模塊的遠(yuǎn)程管理。

(4)本設(shè)備進(jìn)行了高電流測試,可在60A電流下進(jìn)行正常工作。安全數(shù)據(jù)傳輸:向數(shù)據(jù)庫上傳數(shù)據(jù)時(shí),采用WIFI、LORA、GPRS等安全可靠的無線通信技術(shù),確保數(shù)據(jù)傳輸過程中不會(huì)被截獲破解,數(shù)據(jù)傳輸采用PGP(PrettyGoodPrivacy)技術(shù),PGP采用了一種RSA和傳統(tǒng)加密的雜合算法,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

1.2服務(wù)器平臺(tái)

服務(wù)器采用分布式集群設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)拆分,應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)分離,負(fù)載均衡,反向代理和CDN,保證了大量用戶的使用,*大限度地提高了系統(tǒng)整體的運(yùn)行速率。使用抽樣分析,數(shù)據(jù)區(qū)間對(duì)比和對(duì)比分析模型曲線類型。

1.3APP應(yīng)用程序

(1)關(guān)鍵技術(shù):用戶平臺(tái)的數(shù)據(jù)模型、MVP設(shè)計(jì)模型

(2)軟件名稱:智能充電樁APP。

(3)軟件運(yùn)行環(huán)境:Android系統(tǒng)。

(4)軟件開發(fā)平臺(tái):AndroidStudio。

(5)軟件開發(fā)語言:java、xml。

(6)軟件介紹:移動(dòng)客戶端作為智能稱重系統(tǒng)的一環(huán),服務(wù)于商戶,實(shí)現(xiàn)本地與云平臺(tái)的鏈接。

(7)功能分析:①建立本地?cái)?shù)據(jù)倉庫,通過與服務(wù)器的交互實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的功能本地化服務(wù);②提供良好的用戶體驗(yàn),方便顧客對(duì)信息的實(shí)時(shí)查詢;③可與財(cái)務(wù)賬號(hào)綁定,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢財(cái)務(wù)信息。

image.png

圖2服務(wù)器模式圖

2智能充電樁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1主控模塊設(shè)計(jì)

控制模塊選用STM32F103ZET6作為主處理器,電路設(shè)計(jì)加入了防干擾電路,可起到防靜電、濾除雜波的作用。圖3為系統(tǒng)MCU原理圖。

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圖3MCU原理圖

2.2電流電壓模塊布局設(shè)計(jì)

該模塊主要由傳感器、AD轉(zhuǎn)換電路組成,電流電壓模塊印刷電路圖如圖4所示。

image.png

圖4電流電壓模塊印刷電路圖

2.3PT1000的高精度溫度測量

在引線電阻和自熱效應(yīng)方面,通過三線制恒流源驅(qū)動(dòng)方案解決了該問題,并在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中添加了相應(yīng)的校正控制方案,使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)元器件漂移和鉑電阻傳感器的自動(dòng)校準(zhǔn),從而使產(chǎn)品具備優(yōu)異的溫度測量精確度。

本系統(tǒng)使用三線制恒流源驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)溫度傳感器,溫度傳感器將變化的電阻值信號(hào)(由溫度變化而引起)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中、恒流源具有輸出電流穩(wěn)定、溫度不易發(fā)生改變、輸出電阻較大,輸出電流極性可更改等方面的特點(diǎn)。

另外,使用集成運(yùn)放構(gòu)成的恒流源具有穩(wěn)定性好、恒流性能佳的優(yōu)點(diǎn),特別是在負(fù)載一端需要接地的場合應(yīng)用更加廣泛,因此采用了圖5所示的設(shè)計(jì)。

image.png

圖3三線制恒流驅(qū)動(dòng)法高精度測量方案

3安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)

3.1平臺(tái)組成

安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性,提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。

AcrelEMS數(shù)據(jù)中心的能源管理提供的監(jiān)測和控制,主要分為電力監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì)分析(能源管理)、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。

3.2平臺(tái)拓?fù)鋱D

3.3充電樁系統(tǒng)解決方案

數(shù)據(jù)中心停車場有電動(dòng)汽車和電動(dòng)自行車,均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動(dòng)自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式,電動(dòng)汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠(yuǎn)程充電樁系統(tǒng)可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程完成啟動(dòng)充電、強(qiáng)制停止、單價(jià)設(shè)置等控制指令,用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼,進(jìn)行支付后,系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求,控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過程。同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警;能夠遠(yuǎn)程控制,提供財(cái)務(wù)報(bào)表和數(shù)據(jù)分析等功能。

image.png

4產(chǎn)品選型

應(yīng)用場景

型號(hào)

圖 片

保護(hù)功能

充電樁管理平臺(tái)

AcrelCloud-9000


采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù),平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

新能源汽車充電樁

AEV-AC007D-LCD

image.png

輸入輸出電壓:AC220V

1個(gè)充電接口,充電線長5米;輸出功率7km;掃碼、刷卡支付:標(biāo)

配無線通訊:4G、WIFI、藍(lán)牙三選一(下單備注規(guī)格,無備注默認(rèn)4G

通訊)。

AEV-DC060S

image.png

直流60kw雙槍一體充電機(jī)

AEV-DC120S

image.png

直流120kw雙槍一體充電機(jī)

智能電動(dòng)車充電樁

ACX10A系列

image.png

10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

ACX10A-TYHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

ACX10A-TYN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,免費(fèi)充電

ACX10A-YHW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡、免費(fèi)充電

ACX10A-MW:防護(hù)等級(jí)IP65,僅支持免費(fèi)充電

ACX2A系列

image.pngimage.png

2路承載電流20A,單路輸出電流10A,單回路功率2200W,總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。

ACX2A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡、掃碼充電

ACX2A-HN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持掃碼充電

ACX2A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡充電

應(yīng)用場景

型號(hào)

圖 片

保護(hù)功能

充電樁管理平臺(tái)

AcrelCloud-9000


采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù),平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

新能源汽車充電樁

AEV-AC007D-LCD

image.png

輸入輸出電壓:AC220V

1個(gè)充電接口,充電線長5米;輸出功率7km;掃碼、刷卡支付:標(biāo)

配無線通訊:4G、WIFI、藍(lán)牙三選一(下單備注規(guī)格,無備注默認(rèn)4G

通訊)。

AEV-DC060S


直流60kw雙槍一體充電機(jī)

AEV-DC120S


直流120kw雙槍一體充電機(jī)

智能電動(dòng)車充電樁

ACX10A系列


10路承載電流25A,單路輸出電流3A,單回路功率1000W,總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。

ACX10A-TYHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,掃碼、免費(fèi)充電

ACX10A-TYN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持投幣、刷卡,免費(fèi)充電

ACX10A-YHW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡,掃碼,免費(fèi)充電

ACX10A-YW:防護(hù)等級(jí)IP65,支持刷卡、免費(fèi)充電

ACX10A-MW:防護(hù)等級(jí)IP65,僅支持免費(fèi)充電

ACX2A系列


2路承載電流20A,單路輸出電流10A,單回路功率2200W,總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別,報(bào)警上報(bào)。

ACX2A-YHN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡、掃碼充電

ACX2A-HN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持掃碼充電

ACX2A-YN:防護(hù)等級(jí)IP21,支持刷卡充電

應(yīng)用場景

型號(hào)

圖 片

保護(hù)功能

充電樁管理平臺(tái)

AcrelCloud-9000


采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù),平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

5小結(jié)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,傳統(tǒng)市場正逐漸向智慧型市場、信息型市場轉(zhuǎn)變,各行各業(yè)對(duì)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)管理和電腦化聯(lián)網(wǎng)的需求與日俱增,第三方支付已經(jīng)成為發(fā)展*快、*具有生命力的支付方式,已得到廣大消費(fèi)者與商戶的認(rèn)可。推出可掃碼支付、在線支付的充電樁是時(shí)代潮

流的大趨勢(shì)。目前,我國提倡用發(fā)展來改善民生,所以設(shè)計(jì)一套具有高效、安全、節(jié)能等特點(diǎn)的智能充電系統(tǒng)既是時(shí)代的要求,也是當(dāng)代大學(xué)生義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。

在社會(huì)發(fā)展、政策導(dǎo)向、時(shí)代要求等的前提下,我國電動(dòng)車充電樁大多局限于小型化、非正規(guī)化的形勢(shì),還沒有建成真正面向不同用戶的充電站服務(wù)網(wǎng)絡(luò),有著很大的發(fā)展空間。

6參考文獻(xiàn)

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[10]陳國娟,符廣全,于士程,張波,孫磊,王坤.智能充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]

[11]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版

作者簡介:韓歡慶 現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。


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